JPS61142334A - ガスタービン構造 - Google Patents

ガスタービン構造

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JPS61142334A
JPS61142334A JP60280866A JP28086685A JPS61142334A JP S61142334 A JPS61142334 A JP S61142334A JP 60280866 A JP60280866 A JP 60280866A JP 28086685 A JP28086685 A JP 28086685A JP S61142334 A JPS61142334 A JP S61142334A
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turbine
seal
disk
compressor
rotor
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ウイリアム・フロイド・ニール
フレデリツク・マイケル・シユワーツ
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D3/00Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はタービンロータ及びコンプレッサロータに作用
するスラストをバランスさせ、これによりエンジンの推
力のレベルが増減してもスラスト軸受の荷重が変化する
ことを回避することに係る。
発明の背景 成る所定の推力を発生するよう股上1されたエンジンは
前記所定の推力よりも実質的に高いか低い推力レベルに
て良好に運転されるが、かかる推力レベルの変化により
補正されな番プればならないエンジンの作動の修正が必
要とされることが多い。
例えばタービン入口圧力が高くなるとタービンロータの
冷却空気の圧力要件が変化されることが必要となる。冷
却空気の圧力が変化するとロータのためのスラスト軸受
に作用するスラスト荷重が変化され、或いはスプリット
型エンジンの場合には高圧タービンロータに作用するス
ラスト荷重が変化される。ロータ用、冷却空気の圧力が
僅かに変化することによりスラスト軸受に作用する荷重
が許容し得る値を越えることがある。何故ならば空気圧
の変化によりタービンディスクの前面全体に亙り衝撃が
及ぼされ、これにより軸受の荷重が大きく変化されるか
らである。もしスラスト軸受の荷重がエンジンに作用す
るスラスト荷重とは独立した状態にされれば、エンジン
を大きく修正する必要もなくエンジンを実質的に、より
^い推力レベルにて容易に運転し得るようにすることが
できる。
発明の開示 本発明の一つの特徴は、最終段のコンプレッサタービン
ディスク又はこれに近接したロータ及び第一段のタービ
ンディスクに作用するスラスト荷重をエンジンのスラス
ト?ilとは独立してバランスさせ、これによりスラス
ト軸受に過負荷が及ぶことなくタービン入口圧力をより
高くし得る構造である。
本発明の他の一つの特徴は、第一段のタービンディスク
の冷却空気要件とは独立してロータに作用する圧力荷重
をバランスさせるための構造である。
本発明によれば、ロータ軸受を囲繞する空気のためのシ
ールであって、第一段のタービンディスクの面に作用す
る冷却空気を制御するシールが、最終段のコンプレッサ
ディスク又は最終段のコンプレッサディスクに於ける等
価な構造体及び第一段のタービンディスクに於て同一の
面積が露呈されるよう配置される。タービンの冷却空気
要件又はコンプレッサ若しくは燃焼室内の火炎チューブ
の周り空間より供給される冷却空気の圧力に拘りりなく
、コンプレッサ部分及びタービン部分に作用する圧力を
等しく維持すべく好適な相互接続が行われる。コンプレ
ッサディスクにつき参照が行われるが、参照される構造
体はロータのうち冷却空気による空気圧に曝される部分
であり、後に説明する実施例の構造に於ては、参照され
る構造体は必ずしもコンプレッサディスクではなく、コ
ンプレッサディスクの面を横切って延在しディスクの周
縁に近接してディスクに取り付けられたロータシャフト
の一部である。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。
発明を実施するための最良の形態 添付の図に於ては、本発明゛がツインスプールエンジン
に適用された実施例について図示されており、添付の図
面には高圧スプール、特に高圧スプールの一部のみが図
示されている。図示のガスタービエンジンはアウタケー
ス2を有しており、該アウタケースは数列のコンプレッ
サベーン(最終列6のベーンのみが図示されている)を
担持するコンプレッサケース4を支持している。最終段
のコンプレッサディスク8がベーン6のすぐ下流側にて
一列のブレード10を支持しており、ブレード10は圧
縮空気を直線的に流すためのベーン14を上流側端部に
有するディフューザ12内へ圧縮空気を吐出するように
なっている。このディフューザ12はストラット16に
よりアウタケース2内に支持されている。
ディフューザ12は外壁としてのアウタケース2及びデ
ィフューザのケースより下流側へ延在する内壁18によ
り郭定された燃焼室内へコンプレッサよりの加圧された
空気を吐出する。燃焼室内には火炎デユープ20が配置
されており、該チューブはアウタケース2内に支持され
た第一段のタービンベーン20に対し高温のガスを吐出
するようになっている。  。
ベーン22の列よりの高温のガスはタービンディスク2
6により担持された第一段のタービンブレード24へ導
かれる。ディスク26は0−タシャフト28に接続され
ており、該ロータシャフトはタービンディスク26より
前方へ延在し、その前端に於てコンプレッサディスク8
にボルト締結されている。〇−タシャフト28はコンプ
レッサディスクに近接した位置に円錐形の部分30を有
しており、該円錐形の部分はロータをバランスさせる空
気圧に曝されるようになっている。インナシール要素3
2及びアウタシール要素34を含む一対のシール要素が
円錐形の部分30にボルト締結されており、それぞれデ
ィフューザ12のケースより支持されたインナシール要
素36及びアウタシール要素38と共働するようになっ
ている。
燃焼室の内!!!18は7ランジ39を有しており、該
7ランジはハウジング40及び軸受支持体42を支持し
ている。軸受支持体42は軸受46のためのアウタレー
ス44を有している。軸受46のインナレース48は図
示の如くロータシャフト28上に装着されている。軸受
46はロータに作用するスラスト荷重を担持するスラス
ト軸受として図示されている。またロータシャフト28
はハウジング40の両端に設けられたオイルシール54
及び56のための静止リング50及び52を担持してい
る。
内壁18の下流側端部はリング58によりタービンベー
ン22の列の内端部に固定されており。
固定シール部材62のためのブラケット60を支持して
いる。シール部材62はタービンディスク26上に装着
された回転シール部材63と共働するようになっている
。ロータシャフト28の円錐形の部分30、シール要素
32及び36、シール要素36のための支持体、ディフ
ューザ12、燃焼室の内壁18、ブラケット60、シー
ル部材62及び63、ディスク26により、ハウジング
40を囲繞する位@関係にて圧力コンパートメント64
が郭定されている。このコンパートメント内の圧力は該
コンパートメントを横切って延在するフランジ39に設
けられた一連の大きい孔66によりバランスされるよう
になっている。孔66が存在するので、コンプレッサの
端部にてロータシャフト28の円錐形の部分30に作用
する圧力はタービンディスク26に作用する圧力と同一
である。この圧力は、ブラケット60より延在し且リン
グ58に設けられた7ランジ72内の通路70により火
炎ケース20の周りの燃焼室に接続された一連のチュー
ブ68により維持されるようになっている。チューブ6
8の端部は燃焼室よりの冷却空気をタービンディスクへ
導いて該タービンディスクを冷却するようになっている
。特にチューブ68の吐出側端部は渦流の発生及びディ
スクの表面に対する抗力を最少限に抑えるべくディスク
の表面に対し実質的に接線方向に向けられているが、こ
のことは本発明の一部をなすものではなく、従って添付
の図に於てはこのことが省略されている。必須の特徴は
、燃焼室内圧力状態の空気がコンパートメント64に到
達してコンパートメント内に於てその圧力を維持するこ
と、及びこの圧力が一連の孔66が設けられていること
によりコンパートメント64全体に屋り均一であるとい
うことである。
軸受46はロータに作用する軸線方向の荷重を担持する
スラスト軸受として前回的に図示されている。コンプレ
ッサの表面及びロータのタービン部分に作用する圧力が
等しくされるとイスラスト軸受46に作用する荷重が低
減され、燃焼室内圧力、タービン入口、又は冷却空気圧
の如き圧力が変化しても許容し得る限度内に維持される
。このことはコンプレッサ上のインナシール要素32の
直径をタービンに設けられるシール部材の直径と等しく
し、これによりコンパートメント64内の圧力が作用す
るコンパートメントのコンプレッサ側端部の面積及びタ
ービン側端部の面積を等しくすることによって達成され
る。コンプレッサ側端部に示された矢印74及びタービ
ン側端部に示された矢印76はコンパートメント64内
の圧力が作用する領域を前回的に示している。最も外側
の矢印76より半径方向外方のタービンディスク26の
領域は、シール部材63の前記領域に等しく且これに対
向する領域によってバランスされる。
これらのシール部材はコンパートメント64の境界の一
部を構成しており、また同一の半径の位置に配置されて
一端に於てはタービンディスクの露呈を、うンプレツサ
側端部に於てはロータシャフトのコンプレッサ部分の露
呈を制限しているので、これらのシール部材はコンパー
トメント64内の圧力が以下なる圧力になろうともロー
タに作用する圧力がバランスされることを確保する。
以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能であ
ることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
添付の図はコンプレッサ、タービンロータ、及びそれら
のためのシール構造体を示すエンジンの燃焼セクション
の部分断面図である。 2・・・アウタケース、4・・・コンプレッサケース。 6・・・ベーンの最終列、8・・・コンプレッサディス
ク。 10・・・ブレード、12・・・ディフューザ、14・
・・ベーン、16・・・ストラット、18・・・内壁、
20・・・火炎チューブ、22・・・タービンベーン、
24・・・タービンブレード、26・・・タービンディ
スク、28・・・ロータシャフト、30・・・円錐形の
部分、32・・・インナシール要素、34・・・アウタ
シール要素、36・・・インナシール要素、38・・・
アウタシール要素。 40・・・ハウジング、42・・・軸受支持体、44・
・・アウタレース、46・・・軸受、48・・・インナ
レース。 50.52・・・静止リング、54.56・・・オイル
シール、58・・・リング、60・・・ブラクット、6
2・・・固定シール部材、63・・・回転シール部材、
64・・・圧力コンパートメント、66・・・孔、68
・・・チューブ、70・・・通路、72・・・7ランジ
特許出願人  ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代  理  人   弁理士   明  石  昌  
毅(方式)(自 発〉 手続補正書 昭和61年1月178 1゜事件の表示 昭和60年特許願第280866号2
、発明の名称 ガスタービン構造 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所  アメリカ合衆国コネチカット州、ハートフォ
ード、フィナンシャル・ブラザ 1 名 称  ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポレイ
ション4、代理人 居 所  〒104東京都中央区新川1丁目5番19号
優先権証明書及び訳文 6、補正の内容 別紙の通り

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ロータに作用するスラスト空気圧がバランスされるガス
    タービン構造にして、 一列のプレートを担持するコンプレッサディスクと、 一列のブレードを担持するタービンディスクと、前記二
    つのディスクを接続し前記コンプレッサディスクに近接
    した位置に円錐形の部分を有し前記二つのディスクと共
    働してロータを構成するシャフトと、 前記円錐形の部分により担持された第一のシールと、 前記第一のシールと共働する固定されたシールと、 前記タービンディスクにより担持された第二のシールと
    、 前記第二のシールと共働する固定されたシールと、 前記シャフトのための軸受と、 前記軸受を囲繞するハウジングと、 前記ハウジングを囲繞し前記第一のシールより半径方向
    内方に於ては境界の一部として前記シャフトの前記円錐
    形の部分を有し前記第二のシールより半径方向内方に於
    ては境界の他の一部として前記タービンディスクの一部
    を有するコンパートメントを郭定する構造体と、 前記コンパートメント内を加圧する手段と、を含むガス
    タービン構造。
JP60280866A 1984-12-13 1985-12-13 ガスタービン構造 Granted JPS61142334A (ja)

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US06/681,332 US4697981A (en) 1984-12-13 1984-12-13 Rotor thrust balancing
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JPH0580574B2 JPH0580574B2 (ja) 1993-11-09

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EP (1) EP0184975B1 (ja)
JP (1) JPS61142334A (ja)
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